Moulding sands grain size investigations by means of the laser method of measurement

• Autorzy: Dańko R. , Holtzer M.

Warianty tytułu

PL

Badania uziarnienia piasków formierskich przy wykorzystaniu metody laserowej pomiaru

• Konferencja: International Conference "Development Trends in Mechanization of Foundry Processes" (5 ; 14-16 October 2010 ; Inwałd, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The knowledge of the grain size distribution in polydispersive materials, which are among others, moulding sands used in foundry industry, is essential for the proper interpretation of results of technological processes investigations influencing, in consequence, the castings quality. Current tests of moulding sands grain size are performed by the sieve analysis methods according to the binding standards in the individual country. Those standards require recalculations of results obtained from different sources. Apart from a time-consumption of the sieve analysis methods their basic metrological and technique inconvenience is the limitation to grain classes, which number is determined by the number and mesh clearance of sieves applied in the set. However, in investigations of surface phenomena occurring in processes of preparation of multi-component moulding sands with binders moisturising the quartz matrix, in reclamation of spent sands, in washing out assessments, in investigating harmfulness of wastes, the high resolution of grain classes (in the total range of the technologically acceptable granular range) is necessary. The results of comparable analysis of grain sizes of the selected moulding sands performed by means of the normalised classic method and by means of the ANALYSETTE 22 Nano Tec equipment for measuring grain sizes in a solid phase and in suspension, are discussed in the paper. This apparatus, which is the most recent technical novelty, a convergent laser beam is applied for the determination of the grain size distribution in solids, water suspensions, emulsions and aerosols. The repeatability and accuracy of measurements fulfils demands of ISO 13320 standards [9]. Taking as an example the grain size analysis of used moulding sands and dusts from the dry reclamation process, the possibility of their deeper assessment was pointed out in the paper. Such assessment is especially important in designing of dust collection devices, used in several foundry processes, where identification of the total spectrum of grain sizes is essential.

PL

Znajomość rozkładu uziarnienia w materiałach polidyspersyjnych, którymi są między innymi piaski formierskie stosowane w odlewnictwie, ma istotne znaczenie dla właściwej interpretacji wyników badań procesów technologicznych wpływających w konsekwencji na jakosc odlewów. Aktualnie badania uziarnienia piasków formierskich są prowadzone metodami analizy sitowej zgodnie z obowiazującymi w danych krajach normami, które wymagają przetwarzania wyników uzyskiwanych z różnych źródeł. Pomijając pracochłonność metod analizy sitowej, ich podstawowa niedogodnościa metrologiczna i techniczna jest ograniczenie się do klas ziarnowych, których liczba jest determinowania przez ilość i rozmiary sit stosowanych w zestawie przesiewającym. W badaniach zjawisk powierzchniowych, zachodzących w procesach sporządzania wieloskładnikowych mas ze spoiwami zwilżającymi kwarcowa osnowe, regeneracji mas zużytych, ocenie wymywalności, w badaniach szkodliwości odpadów – konieczna jest duża rozdzielczość klas ziarnowych w całym przedziale ziarnistości akceptowalnym przez technologie oraz tych, które tworza odpad. W artykule omówiono wyniki analizy porównawczej ziarnistości wybranych piasków formierskich dokonanej znormalizowana metoda klasyczna oraz za pomocą aparatu ANALYSETTE 22 Nano Tec do pomiaru wielkości cząstek w fazie stałej i zawiesinie. W tym aparacie, który aktualnie stanowi nowość techniczna, wykorzystuje się zbieżny strumień laserowy do określania rozkładu uziarnienia w ciałach stałych, zawiesinie wodnej, emulsji i aerozolach z bardzo dużą powtarzalnością i dokładnością wyników, spełniajacych wymagania normy ISO 13320 [9]. W pracy, na przykładzie analizy uziarnienia masy zużytej formierskiej oraz pyłów z procesu regeneracji suchej, wykazano możliwosci ich pogłebionej oceny, szczególnie ważnej w projektowaniu urządzeń odpylajacych, stosowanych w wielu procesach odlewniczych, gdzie ważna jest identyfikacja pełnego spektrum składu granulometrycznego.

Słowa kluczowe

EN

polydispersive material; silica sand; sieve analysis; laser diffraction method

PL

materiały polidyspersyjne; piasek kwarcowy; analiza sitowa; laserowa metoda pomiaru

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 3
• Strony: 787--794
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dańko R.

autor

Holtzer M.

• FACULTY OF FOUNDRY ENGINEERING, AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 30-059 KRAKOW, 23 REYMONTA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] PN-83/H-11077. Analiza sitowa piasku formierskiego i bentonitu. Polish Standard. Sieve analysis of moulding sands and bentonite.
• [2] L. Lewandowski, Masy formierskie i rdzeniowe. Moulding and core sands. Warszawa 1991, Wydawnictwo Naukowe PWN. (in Polish).
• [3] ASTM C136-06 Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates.
• [4] J. Q. Feng, D. A. Hays Relative importance of electrostatic forces on powder particles. Powder Technology 135-136, 65-75 (2003).
• [5] G. Delagrammatikas, S. Tsimas, Particle size distributions a new approach. Powder Technology 176, 2-3, 57-65 (2007).
• [6] PN-83/H-11078 5. Okreslanie powierzchni własciwej i wskaznika kształtu ziarn. Polish Standard. Determination of specific surface and grain shape index.
• [7] E. P. Zemskov, Time-dependent particle-size distributions in comminution. Powder Technology 102, 1, 71-74 (1999).
• [8] R. Dańko, Theoretical and technical backgrounds of optimum choice of the dry reclamation process for used moulding sands. Ph D. Thesis AGH Kraków AGH - University of Science and Technology. Kraków 2(2006) (in Polish).
• [9] FRITSCH GmbH Laborgeratebau. Analysette 22 NanoTec manual.
• [10] FRITSCH Software Analysette 22. Manual La Pass for Laser - Partikel-Sizers, version 07/2008 index 004.
• [11] A. Fedoryszyn, E. Ziółkowski, Komputerowe opracowanie wyników analizy sitowej materiałów ziarnistych. Computer-aided elaboration of granular materials results of sieve analysis. Ceramika-Materiały Ogniotrwałe, 3, 87 (1998).